01

CVUT, Praha, Fakulta dopravní, Společná laboratoř spolehlivosti systémů

LSS 108/01

Společná Laboratoř spolehlivosti systémů Fakulta dopravní ČVUT Praha Konviktská 20, 11000 Praha 1 tel. 2435 9548 e-mail: [email protected]

Ústav informatiky AV ČR 18207 Praha 8, Pod vodárenskou věží 2 tel. 6606/2080 , 86890639 (fax) e-mail: [email protected]

Analýza a řízení rizik tunelů pozemních komunikací. Výzkumná zpráva č. LSS 108/01

Autor: Prof. Dr. Ing.Václav Hamata DrSc

Praha, říjen 2001

1


LSS 108/01

Souhrn:

V této zprávě je podán souhrn poznatků, získaných studiem oficielních

dokumentů

zveřejněných

ve

sbornících

významných

mezinárodních konferencí o bezpečnosti a o hodnocení rizik provozu v tunelech pozemních komunikací, uspořádaných v posledních pěti letech a studiem národních standardů ( nebo jejich návrhů )

a doporučení

jednotlivých zainteresovaných států. Rozbor přístupné dokumentace vede k důležitým závěrům a směrnicím

k budování a zabezpečení

tunelů pozemních komunikací, se zvláštním zřetelem na bezpečnost a na hodnocení rizik provozu dlouhých silničních

tunelů, s přihlédnutím ke

zkušenostem získaným rozborem příčin a důsledků fatálních havárií, které se v nich vyskytly v průběhu posledních let.

2


LSS 108/01

Obsah:

Souhrn…………………………………………………………..………….. str. 2 Obsah……………………………………………………………………….

str. 3

1. Úvod………………………………………………………………………… str. 4 2. Analýza katastrofálních nehod v tunelech v posledních letech………. str. 7 2.1 Tunel pod Mont Blankem….…………………………………….…..

str. 7

2.2 Tauernský Tunel……………………………………….…………….. str. 9 2.3 Gotthardský tumel…….……………………………………………… str. 10 3. Ohodnocováni rizik………………………………………………………… str. 11 3.1 Hlavní faktory bezpečnosti……….……….………………………..

str. 12

3.2 Hlavní rizikové parametry tunelů….…..….………………………. str. 13 3.3 Bezpečnostní správa tunelu………………………………………..

str. 18

4. Riziková analýza…………………………………………………………..

str.19

4.1 Identifikace rizik……………………………………………………..

str.21

4.2. Riziková kritéria…………………….. ………………………………

str.23

4.3. Celková hodnota rizika………………………………………..…..

str. 24

4.4 Vyhodnocení nákladové efektivity………………………………..

str. 25

5.Přeprava nebezpečných nákladů………………………………………….

str.26

5.1. Kvalifikace nebezpečných nákladů………………………………..

str. 27

5.2. Ocenění rizik a rozhodovací proces……………………………….

str. 29

6. Nová evropská doporučení a standarty….……………………………...

str. 32

6.1 Jedno- nebo dvou-trubní tunely……………………………………

str. 32

6.2 Šířka a vzdálenosti únikových cest……………………………….. str. 33 6.3 Statistika nehodovosti………………………………………………. str. 39 Příloha 1. (Švýcarské tunely ve stavbě v r. 2001)………………………… str. 42 7. Literatura……………………………………………………………………. str. 43

3


LSS 108/01

1. Úvod. Při stanovování rizik provozu v tunelech dopravních systémů je nutné se nejprve krátce zmínit o historických příčinách vzniku těchto systémů a sou- časně je třeba si uvědomit, že jde zásadně o dva rozdílné druhy tunelů: •

Tunely železniční ( včetně tunelů metra )

•

Tunely silniční

Tyto dva druhy tunelů se do sebe podstatně liší jak v hustotě provozu, tak především v počtu aktivních osob (řidičů) přímo zúčastněných na řízení vozidel pohybujících se v tunelu. Chybné reakce a rozhodnutí těchto aktivních účastníků provozu v tunelu určují v převážné většině systémů. Počty a reakce

vznik nehod při

provozu těchto

pasivních účastníků (dopravovaných osob) ovlivňují

většinou pouze možný rozsah následných škod.

Z historického

hlediska

jsou tunely pro železniční

dopravu starší.

Potřeba jejich stavby byla vyvolána na jedné straně zvýšenou potřebou dopravy osob a zboží, umožněnou vznikem železnice, a na straně druhé malou stoupavostí železničních tratí v kopcovitém terénu vlivem malé adheze. Rovněž původní parní pohon železnic omezoval délku tunelů s ohledem na zakouření tunelů a stimuloval tím rozvoj elektrické trakce. Dokladem toho je na příklad Simplonský tunel ve švýcarských

Alpách, dlouhý 20 km, otevřený již v roce 1906 a provozovaný

dodnes, nebo některé ještě starší, kratší italské alpské tunely původně provozované (při tehdejší neznalosti komutačních pólů stejnosměrných motorů) s kuriózní trojfázovou trakcí s uzemněnou jednou fází

a dvojitým trolejovým

systémem s pohonem kroužkovými asynchronními motory. Zkušenosti z provozu dlouhých želez- ničních tunelů za poměrně dlouhou dobu jejich využíváni ukázaly, že při zachování poměrně jednoduchých bezpečnostních pravidel při projekci, stavbě a provozu je bezpečnost a nehodovost při provozu těchto tunelů zcela srovnatelná s parametry získanými

z provozu venkovních tratí a mnohdy i

dokonce nižší vzhledem k absenci silničních přejezdů. U tunelů delších než 1km se doporučuje výstavba tunelu s dvěma jednosměrnými provozními troubami (dvou-trubního tunelu), propojenými navzájem únikovými koridory vzdálenými od

4


LSS 108/01

sebe nejvýše 500 m (u metra 350 m) a o předpis pro strojvedoucí vyjet z tunelu pokud to charakter dané havárie dovolí ( příp. dojet do nouzové stanice uvnitř dlouhého tunelu, příp. do stanice metra).

Rozvoj silniční dopravy předností

proti

železniční

a to jak osobní, tak nákladní poskytl řadu

dopravě

jednak

v daleko

větší

přizpůsobivosti

individuelním potřebám uživatelů a jednak v možnosti přímé dopravy zboží od zdroje ke spotřebě bez překládání. Potřeba budování silničních tunelů byla stimulována dvěma faktory: •

Rozvoj rychlostních silnic (dálnic) vyžadoval minimalizaci výškových rozdílů a preferoval v hornatém terénu systémy tunel – most vzhledem k redukci strmosti stoupání a klesání s vyloučením stavby serpentin.

•

Vzrůstající hustota zástavby a zvýšený důraz na ekologii při rostoucí potřebě dopravy osob a zboží do center a z center stimuluje výstavbu podzemních městských a předměstských silničních komunikací v dříve nepředstavitelných dimenzích.

Podmínky pro bezpečný provoz v silničních tunelech jsou jak bylo již uvedeno podstatně horší než pro tunely železniční a jsou dány celou řadou faktorů: •

Provoz v silničních tunelech neprobíhá po kolejích, což zvyšuje možnost kolize vozidel vlivem vybočení z dráhy, nebo u obousměrných

(jedno

trubních) tunelů i možnost čelních srážek. •

Hustota provozu je v silničních tunelech podstatně vyšší než v želez-ničních a není výjimkou, že vozidla následují v několikavteřinových intervalech s odstupem několika metrů, což vede ke značnému zvýšení rizika nehod.

•

Počet aktivních účastníků provozu v tunelu (řidičů) vztažený na 1 km délky tunelu je u silničních tunelů podstatně vyšší než u železničních. Vzhledem ke skutečnosti, že asi

90 % nehod je zaviněno lidským faktorem (tj.

nesprávným rozhodnutím aktivního účastníka provozu), je riziko nehody v silničním tunelu podstatně vyšší než v železničním. •

Na železnicích je přeprava osob a zboží oddělena (osobní vlaky - nákladní vlaky). V silničním provozu je přeprava nákladu i osob smíšená, což jednak zvyšuje

nehodovost

(nepřehlednost

situace,

rozdíl

v technických

parametrech vozidel tj. v rychlosti a hlavně ve zrychlení, rozdíly v maximální

5


LSS 108/01

dovolené rychlosti apod.) a jednak zvyšuje významně rozsah vyniklých škod, zvláště u nehod s následným požárem, kdy hořící náklad podstatně zvyšuje tepelný výkon požáru.

Obecná statistika počtu nehod v silničních tunelech však ukazuje, že počet nehod na 1 km délky a rok je srovnatelný s parametry pro provoz na volných silnicích (mimo tunely) ba dokonce i nižší vzhledem k absenci křižovatek a vlivu počasí na provoz v tunelech ( viditelnost, kluzká vozovka, sníh, námraza apod.). Následky havárií v tunelech jsou vzhledem k uzavřenému prostoru v tunelu daleko vyšší než na silnici v otevřeném prostoru. Zvláště při nehodách s následným požárem mohou být následky katastrofální, zahrnující i značný počet obětí na životech (na příklad požár v tunelu pod Mont Blankem – 39 obětí, nebo požár v tunelu Tauern –12 obětí na životech).

Přes uvedená fakta o nehodách rostou stále požadavky na rozšiřování sítě tunelů na pozemních komunikacích. Dokladem toho je na příklad zpráva švýcarské tunelové asociace [1], která uvádí, že ve Švýcarku je v současné době (v roce 2001) ve stavbě celkem 47 tunelů (10 železničních a 37 silničních) o celkové délce 178,4 km (viz Příloha 1.).

Zkušenosti z katastrofálních nehod v silničních tunelech ukazují celosvětově na nutnost vzniku nového interdisciplinárniho oboru: Spolehlivost a řízení rizik tunelů pozemních komunikací, který by v sobě zahrnoval jak systémové odborníky z oboru bezpečnosti systémů a hodnocení rizik, tak odborníky ze zabezpečování a stavby tunelových systémů včetně jejich projektantů. Tuto potřebu vyjadřuje a ve světovém měřítku prosazuje mezinárodní společnost i

ITA-AITES (Internatinal Tunneling Association), která

v tomto oboru působí již řadu let, pořádá mezinárodní konference a podává návrhy k zavedení mezinárodních a národních norem pro bezpečnost a hodnocení rizik provozu v tunelech pozemních komunikací.

6


LSS 108/01

2. Analýza katastrofálních nehod v tunelech v posledních letech. 2.1 Tunel pod Mont Blankem. Silniční tunel pod Mont Blankem je spojovacím článkem silničního systému, spojujícího Francii s Itálií v délce 11.6 km nejkratší trasou, vedoucí pod nejvyšším masivem Alp. Technická data jedno trubního silničního tunelu pod Mont Blankem udává následující obrázek (Obr.1). Podrobný rozbor příčin a následků požáru podává zpráva [ 2] . Podélný profil silničního tunelu pod Mont Blankem.

• • • • • • • •

Uveden do provozu v roce 1965 po 8 letech tunelování. Celková délka tunelu : 11,6 km. Šířka tunelu : 8,60 m (vozovka 7 m - dva 3.5 m protisměrné jízdní pruhy). Asi každých 500 m je bezpečnostní odstavný výklenek v tunelu. Jejich celkový počet je 36. Maximální dovolená jízdní rychlost v tunelu je 70 km/hod, minimální 50 km/hod. Nadmořská výška : 1 274 m (francouzský vstup) a 1 381 m (italský vstup). Z francouzské strany je 4 km úsek se středním stoupáním 6%. Z italské strany je asi 1 km úsek se středním stoupáním 3%.

Obr.1.

7


LSS 108/01

Francouzkou část silničního tunelu pod Mont Blankem spravuje akciová společnost ATMB ( La société Autoroutes et tunnel du Mont Blanc). Italskou část spravuje akciová společnost SITMB (Société italienne du tunnel du Mont Blanc). Jelikož dvojí národní správa tunelu vedla ke zvýšení stupně neurčitosti řízení a byla zřejmě i jednou z příčin zvětšení rozsahu následných důsledků katastrofického požáru, došlo ve vzájemné dohodě ke zřízení nadřazené nadnárodní řídící organizace GEIE (Groupement européen d'intérêt économique du tunnel du Mont Blanc ). Dne 24.3.1999 došlo v tunelu bez jakékoliv kolize s jiným vozidlem k požáru belgického kamionu Volvo ( PL O), jedoucího z Francie do Itálie a plně naloženého moukou a margarinem. Vlastní příčina požáru nákladu na belgickém kamionu ( tj. proč začal hořet jinak ne příliš hořlavý margarin a mouka, naložená na korbě kamionu ) nebyla ani soudně ani expertně dodnes prokázána. Samovznícení nákladu nelze racionálně zdůvodnit a tudíž lze o něm vážně pochybovat a jeho vznícení na příklad od hořící pneumatiky nebylo možno následně prokázat vzhledem totální devastaci kamionu požárem. Celou historii požáru v silničním tunelu pod Mont Blankem

lze uvést jako varovný případ řízení bezpečnosti heterogenních

systémů, daného hlavně dvojím nezávislým řízením zabezpečovacích zařízení (z italské a z francouzské řídící stanice) a navíc pak spontánním a nepředvídatelným chováním a zásahem všech účastníků katastrofy. Celková bilance ztrát na životech v důsledku požáru činila podle oficielní zprávy [3] 39 lidí, vesměs na příjezdové straně z Francie (zvýšením ventilačního výkonu na italské straně). Vozidlo záchranné služby, zablokované na francouzské straně několik set metrů před hořícím kamionem se podařilo vyprostit až po pěti hodinách a jeden ze 14. hasičů po převozu do nemocnice zemřel. Požár se podařilo zlikvidovat až za dva dny 26. března po 16.00 hod. Většina ztrát na životech na francouzské straně byla způsobena udušením kouřem ( přetlakem z italské strany ) a následným upálením. Na italské straně vozidla jedoucí před hořícím kamionem odjela bez poškození a uvolnila návratovou cestu protijedoucím vozidlům, jedoucím do Francie. Při požáru v uzavřeném prostoru, podporovaném intensivní ventilací, dosáhla teplota do výše mnoha set stupńů Celsia (až 1200°C), což dosvědčuje i skutečnost, že došlo k rozpadu betonového zdiva tunelu až na skálu a ohnisko požáru bylo dostupné po intensivním chlazení až za více než 48 hodin. 8


LSS 108/01

2.2 Tauernský tunel. Tauernská dálnice je jedna z hlavních dopravních tepen spojujících sever Evropy s jihem přes Alpy vedoucí od rakousko německých hranic přes Salcburg po rakousko italské hranice u Vilachu. Alpskými hřebeny vede několika tunely z nichž jeden

z nejdelších

je tzv. Tauernský tunel o délce 6400 m. Všechny tyto tunely

jsou obousměrné (jedno trubní tj. s jedinou tunelovou rourou) se dvěma protisměrnými jízdními pruhy, každý o šířce 3,75 m a na každé straně se zvýšeným, 1 m širokým chodníkem. Ventilační systém sestává z plně podélné ventilace, rozdělené do čtyř sekcí. Každá ze sekcí je schopná přivést asi 190 m3/s,km čerstvého vzduchu. Výfuk z tunelu umožňují odváděcí vzduchové otvory, umístěné každých 6 m ve stropě tunelu, umožňující odvod vzduchu kanálem nad stropem tunelu. Každých 106 m je umístěn hydrant na hašení požáru a každých 212 m je umístěn ruční hasící přístroj. Tunel je vybaven kamerami a automatickými hlásiči požáru. Při popisu fatální nehody v tunelu dne 29. května 1999 je nutno předeslat, že asi 2 hodiny před nehodou v tunelu došlo pro vážnou nehodu několik km před tunelem asi k

hodinové uzávěře provozu na silnici, což způsobilo dlouhou,

několikakilometrovou frontu čekajících vozidel. Pro zajištění plynulosti dopravy po uvolnění uzávěry byly všechny silniční semafory přepnuty na ruční řízeni. Hustota dopravy v ten den (sobota) byla velmi vysoká (ve směru na Vilach asi 800 až 1000 vozů za hodinu). Nehoda byla způsobena najetím nákladního vozu, naloženého kosmetickými prostředky (spreje, krémy, tyčinky na rty , deodoranty a jiný vysoce hořlavý materiál) zezadu na řadu vozů stojících na červenou. Za tímto nákladním vozem zastavily normálně čtyři další osobní vozy do nichž asi vlivem mikrospánku, nebo nepozornosti vjel plnou rychlostí další nákladní vůz, který dva vozy odhodil stranou na zeď tunelu a další dva natlačil pod kamion s kosmetikou.Devět lidí zahynulo na místě důsledkem srážky a čtyři další v důsledku požáru vzniklého po srážce vlivem úniku paliva z proražených nádrží osobních vozů, který následně zachvátil i kamion s nákladem hořlavin na němž začaly nejprve vybuchovat jednotlivé spreje a pak došlo k několika velkým explozím s následným rozsáhlým požárem s velkou produkcí kouře. Naštěstí interval od vzniku kolize po vznik požáru postačil, aby většina blízkých účastníků nehody stačila utéci do bezpečí, což podstatně snížilo počet obětí i rozsah katastrofy, 9


LSS 108/01

neboť přivolané záchranné jednotky uhasily požár asi za šest hodin. Díky vhodné manipulaci s větracím systémem a odsáváním kouře ke stropu stropními odsávacími otvory nedošlo k rozsáhlejší katastrofě s větším počtem obětí na životech vlivem udušení kouřem jako u tunelu pod Mont Blankem. Rovněž viditelnost

v dolních

partiích tunelu byla dostatečná pro kvalifikovaný zásah záchranných sborů. V důsledku požáru shořelo v tunelu celkem 24 osobních a 16 nákladních vozů, mezi nimiž byl i kamion pro přepravu dobytka, naložený 50 jalovicemi, které se nepodařilo zachránit a které při požáru uhořely. Díky rychlému zásahu hasičů byl i rozsah materielních škod značně omezený, takže při 24 hodinovém a 7 denním rytmu opravných prací asi šedesáti lidí bylo možno tunel znovu otevřít po pěti měsících po tragické havárii. Je nutno uvést, že jen ztráty na mýtném po dobu uzavření tunelu činily asi 6,5 milionů Euro měsíčně [ 4], což vedlo k uvedené intenzifikaci opravných prací .

2.3 Gotthadský tunel.

Gotthardský silniční tunel je jedním z nejdelších silničních tunelů ve Švýcarsku. Jedná se o jedno trubní (obousměrný) dálniční tunel dlouhý 16,7 km s paralelním únikovým tunelem pro pěší, větraným odděleně od hlavního tunelu s nímž je propojen únikovou chodbou každých 250 m ( viz Obr.2). Odstavné výklenky jsou vzdáleny od sebe 750 m.

. Obr.2.

10


LSS 108/01

Bezpečnostní systém sestává z: • SOS stanic umístěných v hlavním tunelu každých 125 m a vybavených poplašným systémem a hasícím přístrojem, • TV monitorovacího systému po celé délce tunelu, • Nouzového zdroj energie a osvětlení • Detektorů požáru, CO2 a viditelnosti. Organizačně je bezpečnost zajišťována 24 hodinovým dozorem na obou stranách tunelu, 24 hodinovou službou záchranného týmu (3-4 lidé) na každé straně tunelu a zákazem průjezdu pro vozidla s velkým množství nebezpečného nákladu. Od doby otevření tunelu v r.1980 narůstá trvale hustota provozu až na dnešních asi 6,5 milionů vozidel ročně, z čehož je dnes asi 1milion kamionů. Poměr počtu kamionů ku počtu osobních vozidel narostl za dobu provozu zhruba na trojnásobek [5]. Pochopitelně ani tento tunel se neobešel bez provozních nehod a jeho statistika uvádí, že v průměru dochází asi k deseti technickým závadám s odstávkou u osobních vozů a jedné u nákladních vozů a k jedné kolizi vozidel týdně. Ročně pak dochází

ke čtyřem

požárům osobních vozů a k jednomu u kamionů. Přehled o vážnějších nehodách podává následující tabulka:

Rok

Druh nehody

Následky nehody

1997

Požár přepravníku na auta

Shořelo 8 přepravovaných vozů. Velké škody na konstrukci tunelu vlivem požáru, Naložený autobus úplně vyhořel.

1997

Požár autobusu

1994

Požár kamionu

Kamion zcela vyhořel. Velké škody na majetku (na tunelové konstrukci).

1990

Srážka kamionu

1984

Požár kamionu

Kamion narazil do několika stovek prázdných lahví od plynu a došlo uvolnění malého množství plynu. Kamion i náklad plastikových folií shořel. Vážné poškození tunelové konstrukce.

Příklad Gotthardského tunelu potvrzuje v porovnání s předchozími příklady, že při srovnatelné nehodovosti v uvedených tunelech lze snížit riziko fatálních obětí na lidských životech na minimum při důsledném dodržování základních bezpečnostních hledisek jak při projekci a stavbě tunelu, tak při jeho provozu a to jak technickým vybavením, tak organizačně řízením provozu (velín, záchranný tým a pod.) i dodržováním dopravních předpisů (dopravní policie).

11


LSS 108/01

3. Ohodnocování risik. 3.1. Hlavní faktory bezpečnosti.

Určování vhodné úrovně bezpečnostních prostředků a technicko–organizačního vybavení k zajištění bezpečnosti provozu v tunelech je velmi složitou otázkou, řešenou v současné době s větším, či menším úspěchem na celém světě. Příčinou obtíží daného řešení je jednak stochastický charakter nehod, jejich průběhu a následků a hlavně vysoký počet obtížně definovatelných parametrů a náhodnost jejich váhy v průběhu katastrofy (proměnlivá důležitost jejich rolí při nehodě). Strategie bezpečnosti v tunelech spočívá zásadně na dvou hlavních efektech a to na: •

bezpečnostním systému tunelu (komplexní technické vybavení včetně organizačního zajištěni).

•

lidském činiteli (tj. na činnosti všech účastníků provozu v tunelu v době nehody včetně operátorů a záchranných týmů).

Lze tedy říci, že i když daný tunelový systém vykazuje větší bezpečnostní přínos ve srovnání s ostatními systémy, činnost operátorů, záchranných týmů a uživatelů tunelu může nečekaně zvýšit riziko tak, že vývoj nehody přeroste do katastrofálních rozměrů s obětmi na lidských životech. Je tedy zřejmé, že veškeré tunelové zabezpečovací systémy mohou být oprávněně instalovány tehdy, kdy opravdu přinášejí zvýšení bezpečnosti a nepovedou svojí zvětšenou komplexností ke zvýšení možných lidských chyb a tudíž ke zvýšení provozních rizik tunelu.

K určení vlivu alespoň hlavních faktorů ovlivňujících velikost rizik provozu v tunelech se v současnosti používá počítačová simulace dějů pomocí různých matematických modelů. Pro jejich sestavení je však nutno znát alespoň hlavní parametry ovlivňující průběh simulovaných dějů s dostatečnou přesností. Jejich znalost je ovšem určujícím faktorem významu a spolehlivosti té které simulace.

12


LSS 108/01

3.2. Hlavní parametry bezpečnosti tunelů.

Hlavním podkladem pro sestavení následujících tabulek byl návrh formuláře pro sběr statistických dat o naších tunelech, vypracovaný Ing. Smolíkem [ 6 ] v rámci pracovní skupiny ”Bezpečnost v tunelech“ národního výboru ITA/AITES.

Rizikové faktory bezpečnostního systému v tunelech. a) Konstrukční parametry. Název

Podskupina

Druh, třída komunikace Hustota doprav. provozu

Počet tunelových trub

řídká střední vysoká jedno trubní dvou trubní

Komentář Dálnice, státní silnice, městská komunikace… < vozidel/km a rok vozidel/km a rok > vozidel/km a rok obousměrný, min.2 jízdní pruhy jednosměrný, každý směr jedna trouba

Počet dopravních pruhů

vysoká hustota více pruhů pro každý směr

Šířka dopravního pruhu

min. 3,5 m

Průjezdná výška

strop rovný / kulatý

Rozšíření pruhů u portálu Výhybka v tunelu

min. 3,5 m nižší riziko kolize při vjezdu/výjezdu

odbočení

počet, místo, ve stoupání (klesání)

připojení

počet, místo, ve stoupání (klesání)

Šířka únikového chodníku

doporučení min. 80 cm

Zvýšení chodníku

min.15 cm nad vozovkou

Výška únik. chodníku

min. 2.2 m

Propojení souběžných tunelů (příp. i únik.tunelu)

pro chodce pro průjezd

počet,příčný profil, délka, kapacita, vzdálenost (pro chodce min.250 m)

Odstavné výklenky

počet, délka, šířka, vzájemná vzdálenost

Druh vozovky

pro tunely > 1000m betonová vozovka

Barva Materiál Konstrukce proti oslnění

doprav. značení

světelné, odrazové, osvětlené, barvy

ostění a stropu

odstín, matné, lesklé

povrch ostění

nehořlavý, neprodukující plyny při hoření

protipožární isolace

tepelná odolnost

Portály

zastínění portálů proti oslnění při výjezdu

13


LSS 108/01

Rizikové faktory bezpečnostního systému v tunelech. b) Technické vybavení Název

Měření

Závory

Osvětlení

Podskupina

výšky vozidla na vjezdu překročení světlé výšky tunelu opacity viditelnost v tunelu v metrech podélné proudění vzduchu rychlost proudění vzduchu v m/sec obsahu CO hlášení při překročení dovolené koncentrace obsahu NOx počtu vozidel počet vozidel za hodinu rychlosti průjezdu doba průjezdu, rychlost vozidel (km/h) námrazy námraza mimo tunel a hlášení řidičům v portálu automatická signalizace překročení výšky, při v tunelu požáru, při nehodě. Umístění. normální přímé, nepřímé, zářivkové, výbojkové náhradní náhradní/záskokový zdroj nouzové oddělené (z vlastních zdrojů),max. doba využití provozní

Systém větrání při požáru

Nouzová hlášení

Kamerový dozor

Protipožární zajištění

Komentář

Kapacita: normální / při požáru Systém:podélné-příčné-kombinované Odvětrání: stropem / u podlahy

telefony

umístění, vzdálenost, SOS kabiny

radiové telefony

bez nebezpečí prohoření kabelů

mobilní telefony

potřeba pokrytí uvnitř tunelu

místní rozhlas (rádio)

pokyny z velínu pro všechny uživatele

v portálech - počet

dozor na vjíždějící vozidla (pořadí)

v tunelu - počet

dozor na nehody a odstávky vozidel

detekce požáru

automatické hlášení do velínu

hasicí přístroje

rozmístění ručních hasicích přístrojů

hydranty

rozmístění, počet a kapacita hydrantů

vodovod

rozvod vody pro hašení existuje?

kanalizace tunelu

odvod prosakující vody a vody při hašení, kapacita

filtrace a jímání

filtrace a jímání nebezpečných a hořlavých látek (paliva apod.)

Odvod vody

14


LSS 108/01

Rizikové faktory bezpečnostního systému v tunelech. C) Řízení provozu Název

Podskupina název provozovatele

Provozovatel

Provoz

Komentář

adresa provozovatele

identifikace provozovatele, příp. odpovědné osoby

místo řízení provozu

odpovědný vedoucí provozu

místo řízení údržby

odpovědný vedoucí údržby

vybavení místa řízení

umístění, vybavení velínu, počet velínů

provozní doba

provozní doba řídící skupiny

provozní řád

existuje?, kde je přístupný?

tunelová kniha

existuje?, zápisy o nehodách?

evidence přerušení provozu zápisy o všech přerušeních provozu, důvod

Spojení mimo tunel

Školení personálu tunelu

havarijní plán

standardní postupy při havárii

útvar řízení dopravy integrovaný systém záchrany

spojení s dopravní policií rychlý alarm záchranného týmu a hasičů

záchranná zdravotní služba

přivolání rychlé zdravotní služby

pravidelná školení

školení záchranného týmu,velín atd.

D) Řízení dopravy Název

Útvar řízení dopravy

Dopravní značky Světelná signalizace

Dopravní značky

Podskupina

Komentář

dopravní policie

řídí dopravu mimo tunel i obecně uvnitř

sídlo

vzdálenost od tunelu

vybavení místa řízení

telefon, rádio, vrtulník apod.

provozní doba

obvykle 24.hod

stabilní, příkazy

normální, osvětlené, světelné, odrazové

dopravní trasa

zvýrazněné dopravní značení příjezdu

vjezdy do tunelu

řazení: osobní vozy-kamiony

v tunelu

omezení rychlosti, odstupy, požár

standardní

příkazy, informace,

jízda v pruzích

povolení jízdy v pruzích

omezení průjezdu

nebezpečný náklad

zákaz průjezdu stabilní Informační tabule

Zamezení chybného nájezdu

proměnné

před vjezdy na trase

objízdné trasy

objízdné trasy při uzavření tunelu

zátarasy, konstrukční úpravy

zábrana vjezdu do tunelu v protisměru

15


LSS 108/01

Rizikové faktory bezpečnostního systému v tunelech. e) Řízení záchranného systému Název

Podskupina adresa řídící složky

Integrovaný záchranný systém

Komentář odpovědný velitel

spojení pro vyhlášení alarmu rádio, telefon, přímá linka dojezdový čas

čas do počátku zásahu v min.

nástupní plochy

dosažitelnost místa nehody

náhradní přístupy k portálům

přednostní přístup k portálům

Cvičení a školení

cvičné poplachy a školení týmu

Statistické údaje Název

Podskupina

Hustota dopravy

Komentář počet vozidel za 24 hod

pohonné hmoty Počet zastavení ( (vozidel/rok)

Požár

Vyčíslení škod

porucha požár dopravní nehoda statistika klasifikace požáru doba likvidace požáru počet zraněných počet obětí na životech materiální škody omezení provozu

Poruchy technologie tunelu zastavení provozu

viník: řidič, technická závada atd.

počet požárů/rok rozsah:malý,střední,velký,velmi rozsáhlý

doba likvidace v hodinách Počet zraněných/rok Počet úmrtí/rok na majetku účastníků na majetku tunelu druh poruchy délka omezení druh poruchy délka zastavení

16


LSS 108/01

f) Lidský faktor jako rizikový činitel Jak ukazuje statistika nehod v tunelech, rozhodující rizikový činitel nehod (90-95%) v tunelech je chybná, nebo neuvážená činnost člověka, který v daném případě působí jako: člen řídícího či záchranného týmu, nebo jako uživatel tunelu. Rizikovost činnosti členů řídícího, nebo záchranného týmu při nehodě lze výrazně ovlivnit jejich pečlivým výběrem (psychotesty), výcvikem a poplachovými cvičeními, což by měly určovat i předpisy těchto profesionálních složek. Rizikovost činnosti uživatelů tunelu ať aktivních (řidičů), nebo pasivních (dopravovaných osob) lze ovlivňovat velice obtížně. Přes to však všechna opatření ke zvyšování bezpečnosti musí: v první řadě vést ke snížení možnosti lidského selhání (lidským chybám) v druhé řadě musí zabezpečit, aby chybná lidská činnost (či rozhodnutí) měla minimální přitěžující účinky (případně žádné).

Ovlivnit lidské chování lze do určité míry různými prostředky jako jsou •

informace,

•

dozor,

•

kontrola,

•

sankce.

Zkušenosti ukazují, že jedním z nejúčinnějších opatření je opakovaná informační kampaň zveřejňující správné chování účastníků při nehodách v tunelu.

Při požáru v tunelu je nutno okamžitě zastavit u kraje, vypnout motor a okamžitě opustit automobil a utéct do bezpečí ! Každá vteřina rozhoduje o Vašem životě !

Detailní rozbor hlavních rizikových faktorů, uvedených v předchozích tabulkách uvádí ve své zprávě ing. Kolátek [ 7 ].

17


LSS 108/01

3.3 Bezpečnostní správa tunelu.

Poněvadž bezpečnost v tunelech je neustále se vyvíjející dynamický proces, musí pro každý tunel existovat jeho vlastní

bezpečnostní správa, vydávající bezpečnostní

předpisy, uzpůsobené podmínkám daného tunelu (příp. soustavy tunelů). Základní schéma organizace bezpečnostní správy, používané s velkým úspěchem ve Švýcarsku [ 5 ] je na Obr. 3. Bezpečnostní správa tunelu.

Organizační zajištění

Koncepce zajištění bezpečnosti Obr. 3.

Bezpečnostní správa tunelu v jejímž čele stojí statutárně nejvýše postavená osoba (ředitel správy tunelu) vydává bezpečnostní směrnice k činnosti všech zaměstnanců tunelu v případě mimořádné události v tunelu a odpovídá za jejich dodržování. Hlavními cíly činnosti bezpečnostní správy jsou: •

Ochrana lidí, životního prostředí a snížení ekonomických ztrát. Jelikož operátoři mají velmi omezené možnosti jak zabránit nehodám, musí se soustředit na co nejúčinnější a nerychlejší záchranu lidí a omezení následků.

•

Znalost všech risik tunelu a omezováni vzniku nehod a jejich důsledků na minimum. Co nejrychleji zajistit účinnou záchranu a evakuaci. Přebírat zkušenosti z každé nehody v silničních tunelech doma i v zahraničí.

•

Přísně dodržovat všechny předpisy a nařízení platné pro dopravu v silničních tunelech. Sledovat vývoj v zahraničí a využívat každou

18


LSS 108/01

další možnost zlepšení bezpečnosti na základě vyhodnocení efektivnosti nákladů. •

Formální ustavení bezpečnostní správy tunelu a jejího odpověd -ného představitele

a určení její kompetence a povinností předpisem

nejvyššího vedení tunelu. •

Předávání seriozních informací

všem zainteresovaným osobám a

institucím zvláště v případě vážných nehod. •

Prověřování efektivnosti bezpečnostních opatření pomocí periodických cvičení a přezkoušení všech zaměstnanců tunelu.

Organizační zajištění úkolů bezpečnostní správy provádí existující soustava vnitřních a vnějších útvarů, kterým musí být sdělena pravomoc a povinnost účasti na dílčích operacích při nehodě. Na obr. 4. je naznačeno organizační schéma organizačního zajištění jednoho ze švýcarských tunelů.

Operační komise tunelu

Normativní řízení

Bezpečnostní tým (velitel)

Strategické řízení

Operativní řízení

Záchranný tým tunelu

Dopravní policie

Hasiči

Záchranná služba

OBR. 4.

Koncepce zajištění bezpečnosti má vést

k optimálním rozhodnutím o

vhodném, nebo nutném rozšíření ( příp. zúžení) bezpečnostních prostředků.

19


LSS 108/01

4. Riziková analýza. Základní postup při rizikové analýze je následující: •

Na základě popisu a definic systému jsou rizika, existující v systému systematicky identifikována a kvalitativně popsána.

•

Riziková kritéria musí být definována tak, aby je bylo možno ekonomicky ohodnotit (přiřadit cenu).

•

Na základě takové analýzy rizik lze přijmout

další bezpečnostní

opatření tak, aby bylo možno systém označit za dostatečně bezpečný.

Graficky je tento postup naznačen ve formě vývojového diagramu na Obr.5.

Definice a popis systému

Riziková analýza

Další změny

NE

Riziková kritéria

Bezpečný č ě

ANO Systém je bezpečný

OBR. 5. Ve světě existuje řada metod rizikové analýzy. O některých z nich bude zmínka i v této zprávě. Již v úvodu byla zmínka o stochastickém charakteru nehod v tunelech a o velkém počtu víceméně sporných faktorů. Proto každá z dosud prováděných rizikových analýz dává výsledky s různou přesností a důvěryhodností.

20


LSS 108/01

4.1. Identifikace rizik.

Nyní uvedeme postup, užívaný s celkem zdařilým výsledkem ve Švýcarsku. Riziková analýza probíhá ve čtyřech krocích jak je naznačeno na Obr. 6.

1.krok Definice scénáře nehody

2.krok Indikátory různých

3.krok

kategorií nehod

Frekvence výskytu a důsledky scénáře

Kritéria pro srovnávání různých kategorií nehod

4.krok Celkové riziko daného scénáře nehody

Obr. 6.

Definice scénáře nehody. V principu lze definovat nekonečné množství různých

scénářů

nehod,

což

by

ovšem

vedlo

k neřešitelnému

problému.

Systematicky lze nehody v tunelech rozdělit do tří základních tříd škod způsobených nehodou a počet scénářů nehod lze pak omezit (podle švýcarských zkušeností) asi na osmnáct, rozdělených celkem na pět základních typů scénářů jak je naznačeno na následujících dvou tabulkách.

21


LSS 108/01

Třídy škod nehod Primární škody nehod.

Primární škody jsou škody způsobené samotnou nehodou

Sekundární škody nehod.

Škody vzniklé po nehodě, které mohly být např. způsobeny v rámci záchranných prací.

Přerušení služeb tunelu.

Úplné přerušení služeb tunelu (uzavření tunelu).

Typ scénáře. Číslo typu I.

II.

III.

IV.

V.

Název

Technická závada

Srážka

Požár v tunelu

Znečištění nebezpečným nákladem při nehodě Únik látek bez nehody

Číslo scén.

Předmět

1.

Auto (osobní, dodávka, lehký nákladní)

2.

Kamion

3

Autobus

4.


5.

Kamion

6.

Autobus

7.

Hromadná srážka

8.


9.

Kamion

10.

Autobus

11.

Hromadná srážka

12.

Kamion/nebezpečný náklad

13.

Hořlavé tekutiny

14.

Hořlavý plyn

15.

Toxické výpary

16.

Toxické tekutiny

17.

Radioaktivní látky

18.

Únik nebezpečného nákladu (kapalin plynů)

22


LSS 108/01

4.2. Riziková kritéria.

Pro určení Indikátorů různých kategorií škod a kritéria pro jejich hodnotové srovnávání lze uvést systematické třídění, uvedené na následující tabulce:

Kategorie škod a kritéria pro jejich srovnávání.

Kategorie škod

Rozsah škody

Osoby

Finanční Indikátor škody hodnocení (SFr)

Zraněných

Počet

Za každé zranění

Mrtvých

Počet

Za úmrtí

40.000 4,000.000

Škody na majetku

Finanční ztráty

SFr

Za každý Frank škody

Škody na život. prostředí

Rozlitá tekutina

Litrů

Za rozlitý litr škodlivé tekutiny

Uzavření tunelu

Přerušení služeb

Počet hodin

2

Za každou hodinu

500 20.000

Frekvence výskytu nehod a důsledky scénáře se stanovují na základě statistiky nehod v daném tunelu (příp. podle obecných statistik tunelů stejného typu). Pro počítačové zpracování frekvence výskytu nehod bylo určeno sedm frekvenčních tříd podle počtu nehod za rok.

Frekvenční třídy (počet nehod za rok) Třída

1.

2.

3.

4.

5.

Počet nehod za rok

<10

10 - 1

1 - 0.1

0.1 0.01

0.01 0.001

6.

7.

0.001 >0.0001 0.0001

23


LSS 108/01

Pro stanovení důsledků nehod byly důsledky roztříděny do pěti tříd podle počtu poškozených, nebo rozsahu škod

Třídy důsledků škod Třída

1.

2.

3.

4.

5.

Primární a sekundární škody Úmrtí

0

0-1

2-3

4 - 10

>10

Zranění

0

0-3

4 - 10

11 - 20

>20

Škody na majetku 6 (x10 SFr)

0.001

0.05

0.2

2

>5

Životní prostředí (litrů)

0

2

20

200

>1000

6

18

>36

Uzavření tunelu Uzavření tunelu (hod)

0

2

Finanční ohodnocení každého scénáře je násobeno odpovídající hodnotou frekvenční třídy. Tím je dána hodnota rizika ve SFr za rok pro každý z osmnácti scénářů. Takto učená hodnota platí pro danou průměrnou hustotu provozu a daný stav záchranných služeb a bezpečnostního zařízení.

4.3. Celková hodnota rizika.

Celková hodnota rizika je dána součtem škod takto stanovených pro všechny tři třídy škod (primární, sekundární a přerušení provozu). Na příklad pro Gotthardský tunel pro danou analýzu platí:

Přerušení provozu

Sekundární škody

Primární škody

Druh škody

SFr.10 /rok

3

%

Primární škody

7.7

56

Sekundární škody

2.1

16

Přerušení provozu

3.9

28

Celkem

13.7

100

24


LSS 108/01

Jak je z přiloženého grafu i tabulky zřejmé, přispívají srážky vozidel v daném tunelu (Gotthardský tunel) největší položkou k riziku tunelu. Je to i proto, že je v tomto tunelu zakázána doprava většího množství nebezpečného nákladu. Toto riziko činí v daných scénářích asi 1%. Naopak náklady na úmrtí , přerušení provozu a škody na majetku mají zcela dominantní postavení.

Kategorie škod

Třídy důsledků škod

Druh škody

%

Technická porucha

21

Srážka

53

Požár

25

Únik jedovatých látek

0.1

Únik látek při nehodě

1

Celkem

100

Typ

%

Úmrtí Zranění

31 5

Škody na majetku

35

Životní prostředí

1

Uzavření tunelu

28

Celkem

100

Sekundární škody jsou z 92% způsobeny požárem. Ostatní příčiny sekundárních škod jsou tedy prakticky zanedbatelné.

4.4. Vyhodnocení nákladové efektivity.

Přínos rizikové analýzy spočívá ve finančním ohodnocení rizik, tj. následků náhodných, ale

typických nehod které mohou nastat při provozu tunelu. To

umožňuje celkem objektivní porovnání nových návrhů na zvýšení bezpečnosti z hlediska jejich celkového finančního přínosu. Vyhodnocení nákladové efektivity (cost-benefit) daného projektu vznikne pak porovnáním změny rizika (tj. odečtením výsledků rizikové analýzy po navrhované úpravě od výsledků rizikové analýzy původního stavu) s celkovými ročními náklady na realizaci nového projektu. Tyto celkové roční náklady lze objektivně zjistit z potřebných nákladů na daný projekt vydělením odhadovaným počtem roků využívání navrhovaných úprav ( většinou 20 roků). Je-li nákladová efektivita ( tj. rozdíl změny rizika a ročních nákladů na nový projekt) kladná, lze nový projekt jednoznačně přijmout.

25


LSS 108/01

5. Přeprava nebezpečných nákladů Světová statistika ukazuje, že největší riziko v tunelech (tj. následky s největšími škodami)

způsobuje přeprava nebezpečného nákladu . Požár tohoto

nákladu v tunelu, kdy celá jeho tepelná energie se vstřebává v uzavřeném prostoru tunelu, může vést ke katastrofálním důsledkům. Proto považujeme za vhodné o tomto typu nehody pojednat zvláště, neboť i samotná klasifikace požáru se v různých zemích někdy i značně liší.

Nejobjektivnější ukazatel rozsahu požáru ( a také nejčastěji používaný ) je tepelný výkon požáru, tříděný podle zdroje nehody. Podle nejběžněji používaných hodnot v evropských zemích byla sestavena následující tabulka tepelných výkonů a množství zplodin (pro větrací systém) :

Vyzářený tepelný výkon a množství zplodin Tepelný výkon v MW

Průtokové 3 množství m /s

5

20

2 - 3 os. vozy, nebo osobní mikrobus

8 - 15

30

1 dodávka (malý městský autobus)

15 - 20

50

1 autobus, městský autobus bez nebezp. nákladu.

20 - 30

60 - 80

1 kamion (naložený)

100

200

1 cisterna s benzínem

200 - 300

300

Druh vozidla osobní vůz

Horní mez tepelného výkonu požáru se v různých evropských zemích udávána různě. Nejpřísnější kritérium pro cisternu s benzínem udávají ve svých normách Francouzi (300 MW ) a nejbenevolentnější jsou Švýcaři (150–200MW ).

26


LSS 108/01

5.1. Kvalifikace nebezpečných nákladů.

Francouzi se po zkušenostech z požáru v tunelu pod Mont Blankem [ 8 ] věnovali problematice požárů velmi důkladně, neboť i když zkušenost ukazuje, že je nehodovost v tunelech nižší než na volné silnici, důsledky požáru v tunelu mohou vést ke katastrofě s mnoha obětmi na životech. Tento problém se ještě zvětšuje s dopravou nebezpečných nákladů, které podstatně přispívají ke zvýšení tepelného výkonu požáru. Na druhé straně zákaz dopravy tohoto zboží tunelem zvyšuje jednak neúměrně náklady na jeho dopravu, jednak nutí uživatele k jeho dopravě po mnohem nebezpečnějších vedlejších silnicích, vedoucích obvykle silně obydlenými oblastmi a tak zvyšuje riziko obecného ohrožení. Toto dilema prohlubuje i skutečnost, že se předpisy pro dopravu nebezpečného nákladu silničními tunely v jednotlivých zemích značně liší. Pečlivá analýza těchto pravidel vede k těmto závěrům: •

Běžná rozhodnutí o trase dopravy nebezpečných nákladů se neprovádí na základě rizikové analýzy a vedou obvykle k použití rizikově nebezpečnějších tras.

•

Různorodost a někdy i obtížná srozumitelnost omezení transportu nebezpečného nákladu činí plánování trasy takové dopravy velmi náročným.

•

Je zde velmi vážný požadavek

na nová mezinárodní pravidla pro

dopravu nebezpečného nákladu, včetně mezinárodně platných dopravních značek pro omezení této dopravy.

Je proto nutné provést mezinárodní revizi těchto pravidel a zavedení jednotného mezinárodně platného předpisu pro tento problém. K tomuto účelu je ovšem zapotřebí provést klasifikaci nebezpečných nákladů. V tunelech existují tři hlavní rizika: •

Exploze

•

Únik jedovatých plynů, nebo tekutin

•

Požár.

27


LSS 108/01

U explozí, které mívají nejrozsáhlejší následky, rozlišujeme dva druhy : •

Velmi rozsáhlá exploze je výbuch plného nákladu expandujících par vařící se hořlavé tekutiny ( výbuch následovaný ohnivou koulí, tak zvaný „Horký výbuch“ ).

•

Velká exploze

je výbuch nehořlavých stlačených, nebo požárem

ohřátých plynů (výbuch bez ohnivé koule – „Studený výbuch“).

Podle předchozích úvah lze zboží, tvořící nebezpečný náklad roztřídit do pěti seskupení:

Seskupení zboží, tvořícího nebezpečný náklad. Název

Popis

Seskupení A

Veškeré zboží, tvořící nebezpečný náklad, povolené pro transport na veřejných silnicích.

Seskupení B

Veškeré zboží seskupení A, kromě zboží které může způsobit velmi rozsáhlou explozi (horký výbuch).

Veškeré zboží seskupení B, kromě zboží které může Seskupení C způsobit velkou explozi (studený výbuch), nebo velký únik toxických plynů či těkavých látek. Seskupení D

Veškeré zboží seskupení C, kromě zboží které může způsobit rozsáhlý požár.

Seskupení E

Ostatní zboží, které nevyžaduje zvláštní označení na vozidle.

Skutečnost,

že

veškeré

zboží

následného

seskupení

je

obsaženo

v předchozím seskupení usnadňuje pravidla pro jejich dopravu.

Na příklad příkaz:

„Seskupení C bez omezení. Seskupení B jen s doprovodem“ znamená, že přeprava zboží v Seskupení A a nikoliv v Seskupení B je zakázána, přeprava zboží v Seskupení B a ne v Seskupení C je povoleno pouze s eskortou a zboží v Seskupení C lze přepravovat bez omezení.

28


LSS 108/01

5.2. Ocenění rizik a rozhodovací proces.

Vzhledem k nadnárodnímu charakteru uvedené problematiky byl vypsán společný projekt OECD/PIARC k vytvoření objektivního rozhodovacího procesu o omezeních v přepravě nebezpečného nákladu [ 9 ] silničními tunely ve formě počítačové pomůcky, která by umožnila přepravcům objektivní vyhodnocení rizik při volbě optimální trasy pro přepravu daného zboží na dané místo.

Vývojový diagram programu je na Obr. 7.

Techn. data tunelu/silniční trasy. Dopravní hustota. Transportní data nebezp. nákladu

Model „Ocenění rizik“

Rizikové ukazatele

Ostatní data (včetně preferencí veřejného zájmu)

Model pro Podporu

Volba Alternativní trasy

Obr. 7. 29


Na základě

LSS 108/01

mezinárodního tendru bylo vypracováním MPR (Modelu

pro Podporu Rozhodování) pověřeno konsorcium

francouzských, britských a

kanadských konzultantů. Riziko charakterizují dva aspekty: 1. Pravděpodobnost výskytu. 2 Dopad

Pravděpodobnost výskytu se běžně udává hodnotou frekvence nehod, tj. obvykle počtem nehod za rok. Dopad může být udán jako rozsah škod v počtu úmrtí, příp. zraněných, v destrukčních následcích, v ekologických škodách apod. V souladu s předcho- zími studiemi ( viz kapitola 4.3 ) se obvykle pro zjednodušení volí jako charakteristický údaj počet úmrtí, lze ovšem vytvořit tuto studii i pro jiné dopady. Jako názorný příklad výsledků simulačního řešení rizik dané trasy pro počet úmrtí je na Obr. 8.

10-6 10-8 10-10

Počet nehod za rok

10-4

Požár kamionu Výbuch 50 kg propanu Benzín Čpavek Propan v bombách Všechny scénáře

0

10

100

Obr. 8.

30


LSS 108/01

Model pro Podporu Rozhodování (MPR) (Decision Support Model DSM) byl vytvořen dánským konsultantem a spočívá na třech hlavních kategoriích rozhodovacích analýz:

1. Bayesovská rozhodovací analýza, v níž je množství vstupních veličin váženo podle společné užitkové funkce.

2. Mulitkriteriální rozhodovací analýza a zvláště jednoduchá multi – atributová technika přidělování vah (SMART) využívající vážený součet různých objektů.

3. Agregovaná multikriteriální rozhodovací analýza (cost-benefit analysis, nebo také analýza „ Co za co „), zahrnující dva různé přístupy: jeden velmi podobný Bayesovské analýze a druhý klasický, vyhodnocující dané alternativy čistě ekonomicky a porovnávající jejich současné hodnoty.

Výsledky získané modelem zahrnují nejen doporučené rozhodnutí, ale i očekávaný přínos (Bayesovská analýza), nebo i pořadí přínosů jednotlivých alternativ ( SMART a agregovaný SMART ). Simulační studium rizik umožňuje velmi objektivní posuzování návrhů na nové zařízení pro zvýšení bezpečnosti.

Hlavním účelem těchto studií je přenést tuto problematiku na mezinárodní úroveň tj. na mezinárodní organizace odpovědné

za tvorbu a implementaci

mezinárodních dopravních předpisů včetně zavádění nových dopravních značek.

Obdobnou studii vypracovali nezávisle i v Holandsku [ 10 ], kde vytvořili vlastní tabulkový model rizik v tunelech na bázi programu „EXCEL“. Rovněž uvažují jako hlavní rizikový ukazatel počet úmrtí a vynáší jej v závislosti na frekvenci nehod. Získali křivky velmi podobné křivkám na Obr.8. Soustředili se na porovnání rizik při různých vzdálenostech únikových chodeb u dvou-trubních tunelů a na případy s podélnou ventilací a bez ní.

31


LSS 108/01

6. Nová evropská doporučení a standarty.

1. Jedno- nebo dvou-trubní tunely.

Striktní doporučení pro stavbu dvou-trubních tunelů alespoň pro tunely delší než 1000 m vyplývá i z pouhé statistiky nehod ve dvou srovnatelných tunelech. Příkladem je porovnání počtu nehod u jedno-trubního Simplonského tunelu a u dvoutrubního tunelu Seelisberg v letech 1989 až 1996, zobrazený na Obr. 9. [5], z něhož je zřejmé, že nehodovost u dvou-trubního tunelu je nižší zhruba o 50%, než u jednotrubního ( jedna tunelová roura se dvěma proti- směrnými jízdními pruhy ).

Počet nehod za rok

Gotthardský tunel

Seelisbergský tunel

Rok

Obr.9

32


LSS 108/01

Příkladem moderního dvou-trubního silničního tunelu pro městský obchvat, dlouhý 5500 m, je Stockholmský tunel Soedra Laenken, budovaný v současnosti jako silniční tunel, vybavený podle současných nejnovějších bezpečnostních hledisek. Očekávaná provozní hustota v době zahájení provozu ( v roce 2003 ) je asi 60.000 vozů za den (2500vozů za hodinu). Koncepce zajištění bezpečnosti pro Soedra Laenken je založena na dvou základních prvcích: •

Preventivní bezpečnostní opatření

•

Omezení škod tj. záchranný systém a opatření směřující k omezení primárních a sekundárních škod.

Preventivní bezpečnostní opatření spočívají ve veškeré činnosti spojené s bezpečností, tj. především v činnosti zabraňující možnostem, aby se nehoda stala. To se děje v zásadě dvěma postupy: •

Omezení a kontrola velikosti rizika spočívající na omezení týkající se složení dopravního proudu, časová omezení, zákaz, nebo omezení dopravy nebezpečného zboží, stav a úroveň vozidel atd.

•

Omezení nehodových spouštěcích efektů znamená dodržování např. dostatečné šířky jízdních pruhů s širokými únikovými chodníky, dobrá viditelnost a osvětlení, vysoký standard vjezdových a výjezdových ramp, omezení rychlosti, předcházení vzniku front, organizováním školení řidičů, kontrola údržby vozidel.

Omezení škod

je proces, nastávající v případě, že předchozí krok, tj.

prevence, nesplnila svůj úkol a došlo k nehodě. Tento proces tedy v sobě zahrnuje nehodu a její následky a tudíž teprve zde nastupuje úloha záchranného systému k omezení primárních škod (únikové cesty, záchranná služba, hasiči) a systému omezujícího sekundární škody (zdravotní služba, hasiči, policie), které jsou v daném místě k dispozici.

Vztah mezi koncepcí zajištění bezpečnosti a rizikovou analýzou udává následující tabulka: 33


LSS 108/01

Vztah mezi: Koncepcí zajištění bezpečnosti a Rizikovou analýzou Interakce

Koncepce bezpečnosti Omezení pro vozidla: Zákaz/omezení převozu nebezpečného nákladu. Omezení kamionů na určitou denní dobu. Omezení rychlosti. Projekce tunelu: Rozměry dopravního pásu a únikových chodníků. Viditelnost a osvětlení. Rozměr vozovky, spád , povrch

Omezení ovlivňuje riziko .

Projekt ovlivňuje spouštěcí efekt

Řízení dopravy: Monitoring a řízení provozu. Detekce front. Dopravní značky Dopravní informace

Riziková analýza Rizika - provoz Skladba dopravy Hustota dopravy Rychlost . atd. Spouštěcí efekt: Vysoká rychlost. Tvorba fronty. Lidský faktor. Technická závada. Klimatické podmínky Údržba. Zvíře na silnici

Únikové cesty mezi tunely jsou od sebe vzdáleny 100 m a tvoří požární barieru rozdělením na tři části chráněné protipožárními dveřmi. Uzavřený televizní okruh umožňuje sledovat a reagovat na: •

Tvorbu fronty vozů

•

Zastaveni vozu v tunelu

•

Viditelnost v tunelu

•

Požár kdekoliv v tunelu

•

Poplach z přístupného poplachového systému z únikových cest

•

Poplach z nouzových telefonů

Požární ventilační systém se uvádí v činnost automaticky při požárním poplachovém signálu a odsává kouř ke stropu pro zajištění dobré viditelnosti alespoň při zemi. Současně se osvětlení zapíná na maximum a příjezdové rampy se automaticky uzavírají, aby se usnadnil přístup požárním a záchranným jednotkám. Samozřejmě se uzavírá i druhá trouba tunelu pro provoz, aby se záchranné sbory dostaly co nejrychleji k místu nehody.

34


LSS 108/01

Základní bezpečnostní vybavení tunelu je velmi názorně naznačeno na Obr. 10.

Velín Přehled o čase, prostoru (TV ), senzorech (kouř)

Poplach

Vybavení únikových cest

Poplach z velínu pro hasiče vnitřní záchranný tým dopravní policii záchrannou službu

hydrant, telefon, hasicí přístroj,

Dozor: TV kamery Detektory: kouře, požáru,

Informace uživatelům. Uzavření provozu.

Obr. 10.

Technické parametry tunelu: Délka 5.5 km, dvě ventilační věže (každá 20m vysoká), 100 únikových chodeb, 159 ventilátorů, 14 odstavných výklenků.

35


LSS 108/01

6.2. Šířka a vzdálenost únikových cest.

Předpisy a standardy různých zemí [15], [16], [17], [18] sice předepisují dodržování doporučených vzdáleností a šířek únikových havarijních chodeb u dvoutrubních tunelů, nebo u tunelů s únikovým tunelem pro pěší, ale tato doporučení byla stanovena ryze empiricky na základě kvalifikovaných odhadů. Tak např. normy [15] a [16] předepisují pro silniční tunely vzdálenost únikových chodeb 100 až 250 m a jejich minimální šířku 1100 mm.

Pro ověření uvedených empirických dat provedli Američané [12] simulační studii evakuace uživatelů tunelu, za použití simulačního programu SIMULEX, za předpokladu, že všichni účastníci jsou zdraví a schopní opustit tunel. Program modeluje pohyb každého jednotlivce při evakuaci, připisuje mu jeho rozměry, úhel pohybu, okamžitou pozici v tunelu a rychlost chůze. Do programu se musí zadat plán tunelu a „dopravní směs“ pro vytvoření

prostorových bloků, které musí jednotlivé

osoby při evakuaci obcházet aby se dostaly do únikových chodeb. Příklad takového typického řešení pro okamžik 11.7 sec. po začátku evakuace je na Obr. 11.

Obr. 11.

36


LSS 108/01

Pro simulační řešení byl vybrán „vzorový“ dvou-trubní tunel se třemi jízdními pruhy v každém směru, s 10 m dlouhými únikovými chodbami,spojujícími obě trouby tunelu, s 90 cm širokými a stejně zvýšenými postranními pěšími chodníky a se 3 schody do únikové chodby. Vzdálenost

a šířka únikových chodeb je volitelná.

Složení dopravního proudu v tunelu je zvoleno takto: • • •

10% kamiony 5% autobusy 85% osobní, malé nákladní vozy a dodávky.

Počet osob ve vozech je: •

Kamiony - jedna osoba

•

Autobusy - 30 osob

•

Dodávky - 4 až 6 osob

•

Osobní auta – 2 osoby.

Celkový počet osob v tunelu je 1513.

Reakční doba jednotlivých osob závisí lineárně na vzdálenosti od místa nehody a je odhadována pro osoby ve vzdálenosti 62.5 m – 125 m mezi 0 až 14 vteřinami a pro vzdálenost 875 m – 937.5 m na 98 až 112 vteřin.

Pomocí programu SIMULEX byl simulován útěk

účastníků nehody ve

vzorovém silničním tunelu do bezpečí ( průchod požárními dveřmi únikové chodby ). Únikový čas sestává ze čtyř částí: •

Reakční doba na vznik nehody.

•

Doba chůze k nejbližší únikové chodbě.

•

Čekací doba před vchodem do únikové chodby.

•

Doba chůze pro průchod do bezpečí.

37


LSS 108/01

Následující tabulka a obr. 12. udává potřebnou evakuační dobu všech účastníků nehody pro čtyři různé vzdálenosti únikových chodeb a dvě různé šířky únikových chodeb.

Vzdálenost

Počet

Šířka chodby Šířka chodby

únikových

chodeb

chodeb (m)

v tunelu Doba (min:s) Doba (min:s)

1100 mm.

2100 mm.

125

7

4:26

3:19

250

3

7:53

4:47

375

2

9:39

6:38

500

1

15:03

9:33

Doba evakuace 16:48

Čas (min:sec)

14:24

15:03

Šířka únikové chodby 1100 mm

9:33

Šířka únikové chodby 2100 mm

12:00 9:39

9:36 7:53

7:12

6:38

4:48 2:24 0:00

4:47

4:26 3:19

125 m

1

250 m

2

375 m

3

500m

4

Vzdálenost únikových chodeb (m)

Obr. 12. Pomocí programu SIMULEX lze celkem objektivně provést volbu vzdálenosti a šířky únikových chodeb tak, aby dané uspořádání tunelu splňovalo požadavek maximální doby evakuace (6 min), dané průměrnou rychlostí šíření požáru v tunelu.

38


LSS 108/01

U silničních tunelů stanovily některé země své národní směrnice pro volbu vzdáleností

únikových chodeb, které jsou uvedeny na

následující tabulce [ 13 ]:

Stát:

Publikace:

Rok:

Vzdálenost:

Poznámka:

Rakousko RVS 9.281/9.282[26]

1989

500 m

Až do 1000m.

NDR

1984

350 m

V novém RABT 300m

Švýcarsko Tunnel Task Force [28] 2000

300 m

---

RABT [27]

6.3. Statistika nehodovosti. Švýcaři se v rámci studie bezpečnosti provozu v tunelech soustředili převážně na zobecnění nehodovosti na základě statistických údajů z minulých let [14]. Z jejich rozboru vyplynuly v souhrnu tyto závěry: •

Tunely delší než 1000 m stavět zásadně jako dvou-trubní (poloviční nehodovost). Rakušané se rozhodli dokonce přestavět všechny dálniční tunely na dvou-trubní.

•

Počet technických závad na milion vozových kilometrů (tj. počet vozů násobený počtem ujetých kilometrů) je následující: 1. V městských tunelech pod vodními toky : 1.300 nehod 2. V tunelech v otevřené krajině : 300 – 600 nehod 3. V alpských tunelech : 900 – 1.900 (Gotthardský tunel 780) Až pětkrát více technických závad nastává v tunelech se stoupáním větším než 2.5%.

• Počet požárů je relativně malý a to jak v tunelech, tak i na otevřené

vozovce a jsou způsobeny většinou závadami na elektrické instalaci, přehřátím motoru, nebo v důsledku nehody.

39


LSS 108/01

V roce1999 došla World Roads Association (PIARC) k těmto závěrům: 1. Počet požárů nikde nepřesahuje hodnotu 25 na 100 milionů vozových km.(Ve francouzských tunelech je tato hodnota 1 až 10, pro Gotthard platí 5.2 ). 2. Počet požárů je větší v městských tunelech. 3. Ve 40% tunelů nikdy nevypuknul požár. 4. V některých tunelech je počet požárů kamionů podstatně vyšší než osobních vozů. 5. Počet požárů od jednou za měsíc po jednou za rok se vyskytuje pouze u tunelů buď velmi dlouhých. nebo s vysokou hustotou provozu, nebo obojí. Ve velké většině tunelů je tento počet podstatně nižší. 6. V převážné většině se jedná pouze o jediné vozidlo. 7. Nejběžnější případ je technická závada vedoucí k zapálení unikajícího paliva (benzínu). 8. Teploty změřené jako funkce vzdálenosti při podélné ventilaci, změřené při pokusech v tunelu „Memorial tunnel“ [16] pro požáry o tepelném výkonu 20 MW a 50 MW jsou na obr. 13.

1400 1200 1000

Teplota ve oC

800

20 MW 50

600 400 200 0 10m

20m 50m 100m Vzdálenost od zdroje požáru v m Obr. 13. 40


LSS 108/01

• Předepsané vzdálenosti mezi vozidly vyplývají ze tří efektů:

1. Teplotní vliv (ukazuje obr.13). 2. Reakční doba uživatele na vzniklý požár je (podle změřených hodnot a kvalifikovaných úvah) při ventilační rychlosti vzduchu v tunelu 3 m/s asi 30 sekund na každých 100 m vzdálenosti od zdroje požáru. U tunelů se stoupáním větším než 3% se projevuje komínový efekt, způsobující proudění vzduchu větší než 4 m/s [18]. 3. Brzdná dráha vozidla závisí především na rychlosti vozidla jak udává následující tabulka:

Rychlost

Dráha ujetá Brzdná vzdál.(m) Brzdná vzdál.(m)

km/hod

za 2s (m)

na rovném úseku

v zatáčce

20

11.1

15

15.5

30

16.6

25

25

40

22.2

35

35

50

27.7

50

55

60

33.3

65

72

70

38.8

85

95

80

44.4

105

121

90

50

130

151

100

55.5

160

187

110

61.1

190

-

Doporučená vzdálenost vozidel v silničním tunelu je 150 m při maximální dovolené rychlosti 80 km/hod a minimální 50 km/hod a 100 m pro stojící vozidla. Tuto vzdálenost lze dodržet jsou-li dopravní pruhy po stranách opatřeny přerušovanými bílými pruhy dlouhými 50 m (tj. 50 m bílý pruh, 50 m mezera). Je ovšem známo, že v přeplněných městských tunelech bývá provozní hustota až 160 vozidel na kilometr ( 10% kamionů) tj. jedno vozidlo na 6 m.

41


LSS 108/01

Příloha 1.

Seznam švýcarských tunelů ve stavbě v roce 2001.

Švýcarské železniční tunely ve stavbě v r. 2001. Gotthard - základní tunel Lotschberg - základní tunel Zurich . Aeroport Zurich - Thalwil Tunel Leuk

57000 m Tunel Murgenthal 34000 m Tunel Oenzberg 970 m Tunel Wolfacher 9000 m Tunel Varen 1140 m Tunel Vauderens

4300 m 2360 m 730 m 2760 m 1790 m

Švýcarské silniční tunely ve stavbě v r. 2001. Baregg tunel Aescher tunel Birchi tunel Chienberg tunel Eggrain tunel Flimserstein tunel Flueler tunel Tunel de Bure Girschberg tunel Tunel Gorgier Gotschna tunel Kirchenwald tunel Nordtangenten Tunnel Basel Tunel Prau Pulte tunel Rohe St. Jean Tunel Sauges Tunel Schlund Simmenfluch tunel Tunel Spier

1150 m Tunel Spitalhof 2100 m Staegjitschuggen tunel 700 m Tunel Balmenrain 2300 m Tunel Arrisoules 435 m Tunel de Pomy 2920 m Tunel de Collombey 2590 m Tunel de Concise 3050 m Tunel de la Lanee 1750 m Tunel de Bruyeres 2720 m Tunel de Raimeux 4205 m Tunel Gamsen 1630 m Tunel Giswil 1290 m Tunel Lungern 460 m Tunel Muttnertobel 200 m Tunel Uznaberg 1930 m Tunel dela Perche 960 m Tunel du Banné 700 m Uetliberg tunel 1490 m

540 m 2300 m 1320 m 3000 m 3000 m 840 m 1350 m 310 m 800 m 3200 m 1000 m 2070 m 3300 m 1310 m 930 m 1000 m 1100 m 4400 m

V roce 2001 je ve Švýcarsku ve stavbě celkem deset železničních a třicet sedm silničních tunelů o celkové délce 178,4 km. Nejdelší železniční tunel bude „Základní Gotthardský tunel“ o délce 57 km a nejdelší silniční tunel bude „Uetliberg Tunnel“ o délce 4,4 km.

42


LSS 108/01

7. Literatura. [ 1] Teuscher P.: 1-The Swiss tunneling association. ITA – Tribune 17-1 (2001), pp.1-4. [ 2] Hamata V.: Silniční tunel pod Mont Blankem.. Výzkumná zpráva č. LSS 96/01 [ 3] Internet: www.atmb.net-Tunnel du Mont Blanc–L;inscendie du 24.mars 1999 [ 4] Ebrl G.: The Tauern tunnel incident. What happend and what has to be learned. [ 5] Merz H. et all.: Metodology and tools for risk based evalation of risks and safety measures for existing road tunnel. Proceedings Of International Conference: Tunnel Fire and Escape from Tunnels. Lyon 5-7 May 1999. Str. 3 – 12. [ 6] Smolík : Systémové uspořádání dat o bezpečnosti v tunelech pozemních komunikací. Návrh formuláře pro sběr dat o tunelech v ČR v rámci činnosti Pracovní skupiny

„Bezpečnost

v tunelech“ národního výboru

ITA/AITES. [ 7] Kolátek:

Rizika v tunelech – Analýza současného stavu. Zpráva ELTODO, 2001

[8] Lacroix D: Touwards managing dangerous goods transport and its risk in road tunnels: The results of joint OECD/PIARC research project. [9] ERS2 :

Transport of dangerous goods through road tunnels. Final report of the joint OECD/PIARC Project, 2001.

[10] Kruiskamp M. and all.: TUNprim a spreasheed model for the calculation of risks in road tunnels. [11] Sandman T. : Safety in the Soendra Laenken Tunnels in Stockholm, Sweden Str.191-199. [12] Li and all.: Simulation of escape form road and rail tunnels usibg Simulex. [13] Bopp R.: The distance of cross passages in twin bore raiway tunnels. Str. 335 – 344. [14] Hornhan R.: Lessons learned by the sad tunnel incidents of the year 1999. Str.97 –104. 43


LSS 108/01

[15] Eger M.: New tunnel safety guidelines in Switzerland. Str.105 –115. [16] Perard M.: Spacing and speed of vehicles in road tunnels. Str.201 – 212. [17] Ingason H.: An overview of vehicle fires in tunnels. Str. 425 – 434. [18] Ries I. and All.: Smoke extraction in tunnels with cosiderable slope. Str.503 – 512. Zahraniční normy a předpisy:

[19] SRA :

Tunnel 99. Technical Regulation for Road Tunnels. (in Swedish), Swedish Road Administration, Publ. 1999:138

[20] NFPA 130: Standard for Fixed Guideway Transit Systems. 083.74 NAT. [21] BD 78/99: Design Manual for Roads and Bridges; Design of Road Tunnels HM Stationary Office 1999. [22] National Fire Protection Association; NFPA 502 Standard for Road Tunnels, Bridges and Other Limited Access Highways, 1998 Edition. NFPA I Batterymarch Park, PO Box 9101, Quincy MA 02269-9101 USA. [23] National Fire Protection Association; NFPA 130: Standard for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail Systems,2000 Edition. NFPA I Batterymarch Park, PO Box 9101, Quincy MA 02269-9101 USA. [24] National Fire Protection Association; NFPA 101: Live Safety Code, 2000 Edition. NFPA I Batterymarch Park, PO Box 9101, Quincy MA 02269-9101 USA. [25] PIARC (Permanenr International Association of Road Congresses – World Road Association): Fire and Smoke Controle in Road Tunnels, Document 05.05.B 1999, La Grande Arche – Parol Nord, 92055 La Defense Cedex , France

44


LSS 108/01

[26] RVS 9.261, 9.281 a 9.282 : Projektierungsrichtlinien, Betriebs- und Sicherhetseinrichtungen: Ventilation (9.261 Bauliche Anlagen (9.281); Tunnelausruestung (9.282). Bundesministerium fuer wirtschafliche Angelegenheiten, Forschungsgesellschaft fuer Verkehr- und Strassenwesen , Ausgabe Maertz 1989. [27] FGSV:

Richtlinienfuer die Asstattung und den Betriebvon Strassentuneneln. Arbeitsgruppe verkehrsfuerung und Verkehrssicherheit, Ausgabe 1994.

[28] - - -

Schlussbericht Tunnel Task Force. Bundesamt fuer Strassen, 23 Mai 2000.

[29] Tunnel 95: General Technical Specification. Swedish Natinal Road Administration 1995.

45

01

Recommend Documents